摘要：本文從超高層建筑的結構設計、注意事項、選用材料說明了超高層建筑結構設計過程中應注意的事項。

　　關鍵字：超高層建筑；結構設計；結構體系；材料選用

　　Abstract: This paper, from the tall building structural design, the points for attention and selecting a material that tall building structural design, should be paid attention to in the process of matters.

　　Key Words: Tall building; Structure design; Structure system; Material selection

　　中圖分類號：TU972+.9          文獻標識碼：A              文章編號：

　　超高層建筑的建造,其所以如此之快，除了有的城市為了有一個高大的形象建筑之外，主要還是超高層建筑能在有效面積的土地上，得以發(fā)揮最大的使用效益。也盡管建造超高層需要的費用比一般高層建筑高出很多，但在我國的城市建設中，隨著日益快速發(fā)展的需要，為土地使用率的提高，必然會使超高層建筑以更快的速度發(fā)展。

　　1 超高層建筑結構設計方法

　　1.1超高層建筑由于消防的要求，須設置避難層，以保證遇到火災時人員疏散的安全。由于機電設備使用的要求，還需要設置設備層。一般超高層建筑是兩者兼而使用，而對于更高的多功能使用的超高層建筑，它不只每15層設一個避難層兼設備層即可，還需要設有機電設備層。對于這些安放有設備的樓層設計除考慮實際的荷載之外，更需考慮設備的振動對相鄰樓層使用的影響。同時,這些樓層的結構設計,為提高結構的整體剛度，可用來設置結構加強層。

　　1.2超高層建筑的結構類型選擇上相對要廣，除鋼筋混凝土結構外，還有全鋼結構和混合結構。

　　1.3超高層建筑的平面形狀多為方形或近似，對于矩形平面其長寬比也是在2以內，尤其抗震設防的高烈度地區(qū)更應采用規(guī)則對稱平面。否則，在地震作用時由于扭轉效應大，易受到損壞。

　　1.4超高層建筑的基礎形式除等厚板筏基和箱基外，由于平面為框架-核心筒或筒中筒，基本沒有一般高層建筑中所采用的梁板筏基。同時，由于基底壓力大要求地基承載力很高，除了基巖埋藏較淺可選擇天然地基外，一般均采用樁基。另外，超高層建筑基本不采用復合地基。

　　1.5房屋高度超過150m的超高層建筑結構應具有良好的使用條件，滿足風荷作用下舒適度要求，結構頂點最大加速度的控制滿足相關規(guī)定要求。

　　1.6超高層建筑結構設計一般都需要進行抗震設防專項審查。《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（以下簡稱《高規(guī)》）、《建筑抗震設計規(guī)范（以下簡稱《抗規(guī)》）》中的B級高度房屋就規(guī)定需要進行抗震設防專項審查，還有超過《高規(guī)》中第11章混合結構設計規(guī)定的房屋高度也需要進行抗震設防專項審查。即算是采用全鋼結構，超過《抗規(guī)》）第8章規(guī)定的房屋高度時，同樣需要進行抗設防專項審查。這是因為超過現有規(guī)范規(guī)定房屋高度，還沒有這樣的工程經驗，只有經過國內專家的評估和論證，必要時還須進行振動模型試驗，才能確保工程的安全。

　　2 超高層建筑需要注意事項

　　2.1提高結構的抗震性能

　　現在的《抗規(guī)》和《高規(guī)》中已明確規(guī)定，結構體系的選用與抗震設防烈度相關。因為地震作用太大，要滿足三個水準的設防性能目標，其結構構件截面尺寸大，用材指標很高，，并導致工程造價也相當高。如一座房屋高度為150m的框架-核心筒結構，抗震設防烈度6度區(qū)是《高規(guī)》中的A級高度房屋且為正常設計；而在抗震設防烈度8度區(qū)是《高規(guī)》中的B級高度房且高度還超限，需經抗震設防專限審查批準后方可進入正式設計。另外，在結構類型上，前者可采用鋼筋混凝土結構，而后者則需采用混合結構。

　　2.2超高層建筑結構體系中結構類型的選擇，應據擬建場地的巖土工程地質條件和抗震性能目標的確定及經濟的合理性綜合考慮。

　　2.3選擇合理的結構布置, 協調好建筑與結構的關系。

　　2.4降低風作用水平力

　　2.4.1減小迎風面積 正方形平面形式，橫向迎風面最��；如計算對角線方向的迎風面寬，則圓形平面最��；在立面上適當位置開洞瀉風（如上海環(huán)球金融中心大廈），風力降低更直接。

　　2.4.2 降低風力形心 采用下大上小的立面體型，即減小高風壓在高處的迎風面積，又降低風作用重心，使建筑物底部的傾覆總彎矩減小。同時下大上小的立面體型對建筑底部來說增大了抵抗矩，提高了穩(wěn)定性，如巴黎的埃菲爾鐵塔。

　　2.4.3 選用體型系數較小的建筑平面形狀。體型系數從小到大可選擇下列平面順序：圓形平面→正多邊形平面→正方形平面，采用流線光滑的外形，避免凹凸多變的建筑形式，減小整體和局部風壓的體型系數。

　　2.5 減小震動，耗散輸入能量。采用阻尼裝置或加大阻尼比，減小震動影響，如臺北國際金融中心大廈。

　　2.6剪重比�，F在超高層建筑設計中對于剪重比的要求越來越嚴格，在實踐中一般要求剪重比不滿足規(guī)范要求的樓層不能超過1/3總層數，并且地震力需要全樓放大，放大系數不超過1.3，重要的超高層建筑，剪重比的要求甚至還要更高。另一方面，新增加了對6度區(qū)的最小剪重比要求（0.08），然而過嚴的一刀切剪重比要求，也產生了以下幾個問題：

　　2.6.1同樣周期很長的超高層，座落在上海就可以，而放在重慶就不滿足設計要求，因為上海Tg大，計算地震力也大。這樣推理下去，就產生矛盾了，本來在上海遇到地震會倒，但是在重慶不會倒的樓，卻允許建在上海？

　　2.6.2高層鋼結構很難滿足剪重比的設計要求

　　2.7框架-剪力墻（筒體）結構框架部分地震剪力分擔比的問題，與新的高規(guī)征求意見稿精神基本一致，但是在規(guī)定帶加強層結構時，新的高規(guī)要求樓層最大剪力應該不能計算加強層及其上下相鄰一層在內，筆者認為也不能統(tǒng)計最底下一層，因為一般最底下一層的剪力突變程度比較大，甚至并不亞于加強層。

　　2.8剪力墻的穩(wěn)定性，新的高規(guī)征求意見稿強調了墻體最小厚度要滿足穩(wěn)定性的要求，但是筆者認為規(guī)定的分析方法不夠細致，首先墻體的水平無支長度，沒有考慮一邊有翼墻，另一邊沒有的情況；而沿著層高方向只考慮了層高的樓層約束，沒考慮核心筒內部墻肢，當兩邊都是電梯井時，可能幾十層都沒有樓板約束的情況。并且墻體穩(wěn)定的簡化計算公式無法涵蓋這些特殊情況。

　　3 結構材料選用

　　更輕、更強、更具有延性的材料是超高層建筑結構材料的首選。鋼筋混凝土、型鋼混凝土、鋼管混凝土和純鋼材料都可作為結構構件的主要材料；而外墻維護多采用玻璃幕墻、鋁合金幕墻鋼塑復合板材等；內部隔墻多為輕質隔斷；樓層面常選用壓型鋼板加混凝土面層，并在裸露的鋼承重構件表面加涂防火涂料。

　　其實，隨著這么多年超高層建筑的蓬勃發(fā)展，中國的超高層設計技術已經走在了世界前沿。

　　4結束語

　　本文根據多年來從事超高層建筑結構設計中的一些認識和體會而總結成文，現將其拋出是為了與同行者共同研討。同時，也正如前文中所述，隨著我國國民經濟的高速發(fā)展，我國超高層建筑的建造必將同時有更快的發(fā)展。所以，歡迎同行提出寶貴意見，為共同提高超高建筑結構的設計水平而努力。